Radioaktivität existiert seit Beginn des Weltalls. Auch die Erde
enthält radioaktive Isotope lange vor dem Leben. Sogar der Mensch
enthält radioaktive Atome, sogenannte Radioisotope oder
Radionuklide. "Natürliche Radionuklide" sind entweder seit Beginn
des Weltalls vorhanden
(primordiale
Radionuklide) oder werden durch die kosmische Strahlung ständig
nachgebildet
(kosmogene
Radionuklide). Durch die Kernenergie wurden viele
"künstliche"
Radionuklide geschaffen, die heute auch in der Umwelt nachweisbar
sind.
Beispiele für primordiale, kosmogene und künstliche Radionuklide
mit ihrer jeweiligen Strahlenart und Halbwertszeit (HWZ):
|
primordiale Radionuklide
|
| Kalium 40 |
1 280 000 000 |
β+- und β- |
| Rubidium 87 |
47 000 000 000 |
β- |
| Thorium 232 |
14 100 000 000 |
α |
| Uran 235 |
704 000 000 |
α |
| Uran 238 |
4 470 000 000 |
α |
|
kosmogene Radionuklide
|
| Tritium (3H) |
12,3 |
β- |
| Beryllium 7 |
53 Tage |
Elektr.einfang und Gamma |
| Beryllium 10 |
1 600 000 |
β- |
| Kohlenstoff 14 |
5736 |
β- |
| Silizium 32 |
172 |
β- |
|
künstliche Radionuklide
|
| Tritium (3H) |
12,3 |
β- |
| Kobalt 60 |
5,3 |
β- und Gamma |
| Stronium 90 |
29 |
β- |
| Technetium 99 |
213 000 |
β- |
| Ruthen 106 |
1,01 |
β- und Gamma |
| Antimon 125 |
2,77 |
β- und Gamma |
| Caesium 134 |
2,04 |
β- und Gamma |
| Caesium 137 |
30 |
β- und Gamma |
| Plutonium 238 |
87,8 |
α |
| Plutonium 239 |
24 390 |
α |
| Plutonium 241 |
14,9 |
β- |
| Americium 241 |
433 |
α |
Radionuklide sind instabil und zerfallen nach einer gewissen Zeit. Sie
wandeln sich durch Emission (Strahlung) von Atomkernteilchen aus dem Atomkern
in andere Elemente um. Charakteristisch ist dabei für jedes Radionuklid
die Halbwertszeit. Dies ist die Zeit, nach der die Hälfte der Nuklide
zerfallen ist.
Aktivität:
Die Aktivität wird heute in der Einheit "Becquerel"
(abgekürzt: Bq) angegeben (früher: Curie). Die Aktivität 1
Bq besagt, dass in einem Präparat sich eine Kernumwandlung pro Sekunde
ereignet. Entsprechend kann man die Aktivität auch auf einen Liter Volumen
oder ein Kilogramm Masse beziehen. Dann hat man die Aktivitätskonzentration
(Bq/l) bzw. die spezifische Aktivität (Bq/kg). So weist z.B. U-238
die spezifische Aktivität von 12 400 Bq/g auf. Um mehrere
Größenordnungen der Aktivität leichter angeben zu können,
werden Präfixe verwendet:
z. B. 1 mBq/l bedeutet 0,001 Bq pro Liter
1 kBq/l bedeutet 1000 Bq pro
Liter
1 MBq/g bedeutet 1000000 Bq pro
g
1 GBq bedeutet 1000000000 Bq (1
Mrd. Bq)
Strahlendosis:
Die Angabe der Aktivität alleine sagt noch nichts über ihre biologische
Strahlenwirkung aus. Der Zusammenhang zwischen der Aktivität einer
radioaktiven Substanz und der durch diese Substanz in einem Organismus bei
Bestrahlung erzeugten Strahlendosis wird durch den sogenannten Dosisfaktor
hergestellt und muß für jede radioaktive Substanz einzeln ermittelt
werden. Heute wird die absorbierte Strahlendosis meist als "effektive
Äquivalentdosis" berechnet und angegeben. Die Einheit hierfür ist
das "Sievert" (Sv). Früher wurde die Einheit "rem" (roentgen equivalent
man) verwendet, wobei 100 rem = 1 Sv entsprechen.
Strahlenschäden:
Als tödliche (lethale) Dosis kann man 10 Sv (1000 rem)
ansetzen, d. h. der Tod tritt innerhalb weniger Tage nach der Strahlenexposition
ein. Bei einer Dosis von 4 bis 6 Sv besteht eine Überlebenschance
von 50 % innerhalb der ersten 4 Wochen nach der Strahlenexposition. Ab einer
Dosis von etwa 500 mSv (=0,5 Sv) kann man "nicht-stochastische"
Strahlenschäden beobachten, d. h. direkte körperliche Auswirkungen
(z.B. Linsentrübung, Blutbildveränderungen). Bis etwa 100 mSv
gibt es keine direkten Strahlenschäden; es können aber "stochastische
Effekte" erwartet werden (zufallsbedingt).
Als Grenzwert für beruflich strahlenexponierte Personen gilt
seit dem 01.August 2001 eine obere Grenze von 20 mSv pro Jahr.
Die Berufslebensdosis sollte 400 mSv nicht überschreiten (§56 StrlSchV).
Die
jährliche Strahlenbelastung der Bevölkerung in Deutschland
durch innere und äußere Exposition beträgt etwa 2,4 mSv
pro Jahr. Als Grenzwert für Ableitungen für kerntechnische
Einrichtungen werden maximal 0,3 mSv (effektive Dosis) pro Jahr an
den "ungünstigsten Einwirkungsstellen" für die Bevölkerung
nach Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) zugelassen.
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